Cerotti a microaghi dissoluti prodotti con la tecnica di colata a solventi e caratterizzazione essenziale di dispositivi biomedici a microaghi

La nostra ricerca si concentra principalmente sull'ottimizzazione della somministrazione di farmaci per la pelle utilizzando nano e microsistemi, come dispositivi basati su microaghi. Questo studio offre un metodo fattibile e riproducibile per preparare microaghi dissolutivi. Per cominciare, si prepara la dispersione colloidale acquosa dei materiali costitutivi dei DMAP, dissolvendoli nella quantità appropriata di acqua.

Mescola vigorosamente la miscela per ottenere una dispersione uniforme. Lasciare che i polimeri si mescolaro minimamente durante la notte per ottenere una dispersione completa e lasciare che le bolle d'aria si disperdano durante questo lungo periodo di mescolare. Se persistono bolle d'aria, centrifugare la dispersione polimerica a 1000 G per cinque minuti a 25 gradi Celsius.

Aggiungi il carico alla concentrazione desiderata nella dispersione polimerica e mescola moderatamente la miscela fino a renderla omogenea senza incorporare nuove bolle d'aria. Ora, per inserire gli stampi nei pozzi, usa argilla modellante o cemento dentale, e smalti gli stampi PDMS nella piastra a 12 pozzi. Successivamente, fondi 20 microlitri della miscela polimerica carica di farmaco sugli stampi PDMS.

Metti la piastra nella centrifuga e fai girare a 3000 G per cinque minuti a 25 gradi Celsius. Ora, gira la piastra di 180 gradi e ripeti la centrifugazione per assicurarti di riempire tutte le cavità a forma di ago. Poi, usando una pipetta, rimuovi con cura la dispersione polimerica carica di farmaco in eccesso dagli stampi.

Asciugare la dispersione polimerica carica di farmaco negli stampi posizionandola sotto vuoto a 600 millibar per 30 minuti a 25 gradi Celsius. Preparare una dispersione polimerica altamente concentrata e priva di farmaci per formare la piastra base del dispositivo del DMAP. Assicurati che la dispersione sia omogenea prima dell'uso.

Successivamente, fondiamo 50 microlitri di dispersione polimerica senza farmaci sugli stampi PDMS. Metti la piastra nella centrifuga e ruota due volte, inclusa una rotazione centrale della piastra di 180 gradi. Dopo la centrifugazione, aggiungere 100 microlitri di dispersione a ciascun stampo, seguiti da altri 50 microlitri sulla piastra di base dopo 12 ore.

Lascia asciugare i DMAP negli stampi PDMS per tre o cinque giorni a temperatura ambiente in un desecatore a sigillo a secco. Smalda con cura i DMAP dagli stampi PDMS usando le pinze. In alternativa, scolpisci i DMAP dagli stampi usando nastro adesivo scotch.

Per il metodo a pressione positiva, fondiamo 150 microlitri della miscela polimerica caricata di farmaco sugli stampi PDMS e li mettete in un serbatoio a pressione. Riempi il serbatoio di pressione con aria finché non raggiunge una pressione compresa tra tre e quattro bar. Mantieni questa pressione per almeno 15 minuti.

Visualizza i DMAP usando una microcamera con l'ingrandimento appropriato per distinguere le proiezioni a forma di ago. Regola la messa a fuoco per risolvere chiaramente i singoli microaghi. Successivamente, collega i DMAP a un dispositivo di supporto per visualizzare la morfologia e la lunghezza delle proiezioni simili a microago tramite microscopia ottica.

Valuta le proprietà meccaniche dei DMAP inserendo il dispositivo in un applicatore di DMAP disponibile in commercio. Comprimi l'applicatore contro una superficie piana in acciaio inox per 30 secondi. Dopo la compressione, registra la lunghezza delle proiezioni simili a un microago e calcola la percentuale di deformazione confrontando la lunghezza prima e dopo la compressione.

Successivamente, si determina la capacità di inserimento preliminare dei DMAP utilizzando un metodo di pelle artificiale surrogata basato su fogli termoplastici realizzati in materiale di tipo olefine. Comprimere il dispositivo DMAP contro otto fogli legati utilizzando le stesse condizioni di compressione applicate alla superficie in acciaio inox. Ora, determina la capacità di inserimento ex vivo dei DMAP utilizzando espianti di pelle umana, suina o di roditore che sono stati precedentemente eliminati e accuratamente potati.

Pulisci la pelle espiantata lasciandola in ammollo in abbondante acqua per uno o due minuti. Posiziona l'explant di pelle pulita su un materiale schiumoso avvolto in alluminio con il lato dello stratum corneum rivolto verso l'alto. Procedere con l'inserimento utilizzando le stesse condizioni di compressione descritte in precedenza.

Lasciare i DMAP inseriti nella pelle fino alla dissoluzione delle punte del microago e osservare il dispositivo rimanere a contatto con la pelle durante la dissoluzione. Determina la deposizione e l'assorbimento della pelle ex vivo utilizzando un sistema di cellule di Franz-Diffusion. Prepara l'espiante cutaneo seguendo la procedura di taglio e pulizia descritta in precedenza, e inserisci i DMAP nella struttura cutanea per 30 secondi.

Incolla la camera donatrice della cellula di Franz-Diffusion alla pelle usando una quantità adeguata di cianoacrilato. Lascia asciugare completamente l'adesivo, poi fissa il complesso della camera donatrice di pelle alla camera recettrice usando delle pinze appropriate. Infine, procedere con il campionamento secondo il protocollo standard della cellula di diffusione.

I DMAP prodotti mostravano un aspetto omogeneo con la formazione riuscita di proiezioni simili a microaghi, e il colorante era localizzato all'interno delle proiezioni, con la piastra base che rimaneva priva di farmaci. La microscopia ottica rivelò che le proiezioni simili a microago avevano estremità affilate e nessuna deformazione prima della compressione. Dopo la compressione, le proiezioni simili a microaghi mostravano una deformazione visibile della struttura.

In un modello di pelle artificiale, i DMAP penetravano con successo il foglio termoplastico, creando fori visibili. Il numero di fori creati nei diversi strati del modello termoplastico era correlato alla profondità di inserimento dei microaghi. Gli espiantimenti cutanei murini ex vivo hanno mostrato una progressiva tintura degli strati corti interni dopo l'inserimento, coerente con la dissoluzione del DMAP nel tempo.

Esame istologico con colorazione con eosina ematossilina ha confermato l'inserimento di proiezioni simili a microaghi nelle sezioni della pelle. Un sistema di cellule di Franz-Diffusion è stato utilizzato per valutare la diffusione dei farmaci attraverso espianti cutanei cutaini, con una chiara visualizzazione della camera donatrice, della pelle e della camera recettoriale. Questo protocollo fornisce una linea guida fondamentale per la fabbricazione di dispositivi a microago dissolubili, permettendo ai ricercatori di esplorarne il design, le prestazioni e il potenziale di applicazione biomedica.

Una sfida chiave è garantire la compatibilità del carico con la matrice polimerica. Alcuni carichi possono interferire con le proprietà del materiale o compromettere le prestazioni dei microaghi. Studi futuri possono adattare questo protocollo a farmaci e polimeri specifici, ottimizzando la preparazione dei microaghi ed espandendo le applicazioni sia terapeutiche che biomediche.